vagrant(10)多级环境

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多机环境

搭建一个简单的分布式系统（如 Web + DB + Cache 架构）

内容

  • 多机配置：在一个 Vagrantfile 中定义多台虚拟机。
  • 多机通信：通过私有网络实现虚拟机间通信。
  • 实际案例：
    • 基础案例：搭建 Web + DB 架构。
    • 扩展案例：添加 Cache 层（Redis），模拟微服务架构。
  • 高级配置：
    • 配置主机名解析（DNS 或 hosts 文件）。
    • 使用 Provision 自动化部署服务。
    • 动态分配 IP 和端口。
  • 最佳实践：编写清晰、可维护的多机配置。

官方文档

操作

1.配置基础多机环境（Web + DB 架构）

  1. 初始化项目：
    • 创建一个新目录并初始化 Vagrant 项目：
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      mkdir vagrant-multi-machine
      cd vagrant-multi-machine
      vagrant init
  2. 定义多机配置：
    • 编辑 Vagrantfile，定义两台虚拟机：Web 服务器和数据库服务器：
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      Vagrant.configure("2") do |config|
        # Web 服务器
        config.vm.define "web" do |web|
          web.vm.box = "ubuntu/jammy64"
          web.vm.hostname = "web"
          web.vm.network "private_network", ip: "192.168.56.10"
          web.vm.network "forwarded_port", guest: 80, host: 8080
          web.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
            apt update
            apt install -y nginx
            systemctl start nginx
            systemctl enable nginx
            echo "<h1>Welcome to Web Server</h1>" > /usr/share/nginx/html/index.html
          SHELL
        end

        # 数据库服务器
        config.vm.define "db" do |db|
          db.vm.box = "Ubuntu/jammy64"
          db.vm.hostname = "db"
          db.vm.network "private_network", ip: "192.168.56.11"
          db.vm.network "forwarded_port", guest: 3306, host: 3306
          db.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
            apt update
            apt install -y mysql-server
            systemctl start mysql
            systemctl enable mysql
            mysql -e "CREATE DATABASE app_db;"
            mysql -e "CREATE USER 'app_user'@'%' IDENTIFIED BY 'password';"
            mysql -e "GRANT ALL PRIVILEGES ON app_db.* TO 'app_user'@'%';"
            mysql -e "FLUSH PRIVILEGES;"
            sed -i 's/bind-address.*/bind-address = 0.0.0.0/' /etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf
            systemctl restart mysql
          SHELL
        end
      end
  3. 启动多机环境：
    • 启动所有虚拟机：
      1
      vagrant up
  4. 测试通信：
    • 登录 Web 服务器：
      1
      vagrant ssh web
    • 测试与 DB 服务器通信：
      1
      ping 192.168.56.11  # 应有响应
    • 安装 MySQL 客户端并测试连接：
      1
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      sudo apt install -y mysql-client
      mysql -h 192.168.56.11 -u app_user -ppassword -e "SHOW DATABASES;"
  5. 验证 Web 服务：
    • 主机浏览器访问 http://localhost:8080，显示：
      Welcome to Web Server

2.扩展多机环境（添加 Cache 层）

  1. 添加 Redis 缓存服务器：
    • 修改 Vagrantfile，添加第三台虚拟机：
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      # 缓存服务器
      config.vm.define "cache" do |cache|
        cache.vm.box = "Ubuntu/jammy64"
        cache.vm.hostname = "cache"
        cache.vm.network "private_network", ip: "192.168.56.12"
        cache.vm.network "forwarded_port", guest: 6379, host: 6379
        cache.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
          apt update
          apt install -y redis-server
          sed -i 's/bind 127.0.0.1/bind 0.0.0.0/' /etc/redis/redis.conf
          systemctl restart redis
          systemctl enable redis
        SHELL
      end
  2. 测试 Redis 连接：
    • 登录 Web 服务器：
      1
      vagrant ssh web
    • 安装 Redis 客户端并测试：
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      sudo apt install -y redis-tools
      redis-cli -h 192.168.56.12 ping  # 输出：PONG
      redis-cli -h 192.168.56.12 set mykey "Hello Redis"  # 设置键值
      redis-cli -h 192.168.56.12 get mykey  # 输出：Hello Redis

3.配置主机名解析（简化通信）

  1. 手动配置 hosts 文件：
    • 在 Web 服务器上添加 hosts 条目：
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      web.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
        echo "192.168.56.11 db" >> /etc/hosts
        echo "192.168.56.12 cache" >> /etc/hosts
      SHELL
    • 在 DB 和 Cache 服务器上类似配置。
  2. 使用 Vagrant 插件自动管理 hosts：
    • 安装 vagrant-hostmanager 插件：
      1
      vagrant plugin install vagrant-hostmanager
    • 修改 Vagrantfile，启用插件：
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      config.hostmanager.enabled = true
      config.hostmanager.manage_host = true
      config.hostmanager.manage_guest = true
    • 启动后，主机和虚拟机的 /etc/hosts 会自动更新，支持主机名访问：
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      2
      vagrant ssh web
      ping db  # 输出：PING db (192.168.56.11)

host.png

web.png

4.动态 IP 分配（DHCP）

  1. 使用私有网络 DHCP：
    • 如果不想手动指定 IP，可以使用 DHCP 分配：
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      config.vm.define "web" do |web|
        web.vm.box = "Ubuntu/jammy64"
        web.vm.network "private_network", type: "dhcp"
      end
    • 启动后查看分配的 IP：
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      vagrant ssh web
      ip addr show | grep inet
    • 注意：DHCP 分配的 IP 可能每次启动变化，建议生产环境使用静态 IP。

5.综合案例：Web 应用连接 DB 和 Cache

  1. 部署 Node.js Web 应用：
    • 修改 Web 服务器的 Provision，安装 Node.js 和 Redis 客户端：
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      web.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
        apt update
        curl -fsSL https://deb.nodesource.com/setup_18.x | bash -
        apt install -y nodejs redis-tools
        npm install express mysql redis
        echo 'const express = require("express");
        const mysql = require("mysql");
        const Redis = require("redis");
        const app = express();
        const mysqlConn = mysql.createConnection({
          host: "db",
          user: "app_user",
          password: "password",
          database: "app_db"
        });
        const redisClient = Redis.createClient({ url: "redis://cache:6379" });
        (async () => {
          await redisClient.connect();
        })();
        app.get("/", async (req, res) => {
          mysqlConn.query("SELECT 1", (err, results) => {
            if (err) return res.status(500).send("DB Error");
            redisClient.set("visit", "1");
            redisClient.get("visit", (err, val) => {
              res.send(`DB OK, Redis Value: ${val}`);
            });
          });
        });
        app.listen(3000, () => console.log("Server running on port 3000"));' > app.js
        node app.js &
      SHELL
      web.vm.network "forwarded_port", guest: 3000, host: 3000
  2. 启动并验证：
    • 启动所有虚拟机：
      1
      vagrant up
    • 主机浏览器访问 http://localhost:3000，显示：
      DB OK, Redis Value: 1

6.代码示例

  1. 基础多机配置：

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    config.vm.define "web" do |web|
      web.vm.box = "Ubuntu/jammy64"
      web.vm.network "private_network", ip: "192.168.56.10"
    end
    config.vm.define "db" do |db|
      db.vm.box = "Ubuntu/jammy64"
      db.vm.network "private_network", ip: "192.168.56.11"
    end

  2. 扩展多机配置（带 Cache）：

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    config.vm.define "cache" do |cache|
      cache.vm.box = "Ubuntu/jammy64"
      cache.vm.network "private_network", ip: "192.168.56.12"
      cache.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
        apt update
        apt install -y redis-server
        sed -i 's/bind 127.0.0.1/bind 0.0.0.0/' /etc/redis/redis.conf
        systemctl restart redis
      SHELL
    end

  3. 主机名解析（hosts 文件）：

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    web.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
      echo "192.168.56.11 db" >> /etc/hosts
      echo "192.168.56.12 cache" >> /etc/hosts
    SHELL

  4. Node.js 应用连接 DB 和 Cache：

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    const express = require("express");
    const mysql = require("mysql");
    const Redis = require("redis");
    const app = express();
    const mysqlConn = mysql.createConnection({
      host: "db",
      user: "app_user",
      password: "password",
      database: "app_db"
    });
    const redisClient = Redis.createClient({ url: "redis://cache:6379" });
    (async () => {
      await redisClient.connect();
    })();
    app.get("/", async (req, res) => {
      mysqlConn.query("SELECT 1", (err, results) => {
        if (err) return res.status(500).send("DB Error");
        redisClient.set("visit", "1");
        redisClient.get("visit", (err, val) => {
          res.send(`DB OK, Redis Value: ${val}`);
        });
      });
    });
    app.listen(3000, () => console.log("Server running on port 3000"));

7.错误处理

  1. 虚拟机通信失败：
    • 问题：ping 无响应。
    • 解决：
      • 确保 IP 地址在同一网段。
      • 检查防火墙规则：
        1
        sudo ufw allow from 192.168.56.0/24
      • 确认网络接口已启用：
        1
        ip addr show | grep eth1
  2. MySQL 连接失败：
    • 问题：提示无法连接到数据库。
    • 解决：
      • 确保 MySQL 服务运行：
        1
        sudo systemctl status mysql
      • 确认 bind-address 为 0.0.0.0：
        1
        grep bind-address /etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf
      • 检查端口 3306 是否开放：
        1
        sudo ufw allow 3306/tcp
  3. Redis 连接失败：
    • 问题：redis-cli 连接失败。
    • 解决：
      • 确保 Redis 服务运行：
        1
        sudo systemctl status redis
      • 确认 bind 设置为 0.0.0.0：
        1
        grep bind /etc/redis/redis.conf
      • 检查端口 6379 是否开放：
        1
        sudo ufw allow 6379/tcp
  4. 资源不足：
    • 问题：多机启动失败，提示内存或 CPU 不足。
    • 解决：
      • 减少每台虚拟机的资源：
        1
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        4
        web.vm.provider "virtualbox" do |vb|
          vb.memory = "512"
          vb.cpus = 1
        end
      • 检查主机资源使用情况：
        1
        free -m
  5. 主机名解析失败：
    • 问题：ping db 失败。
    • 解决：
      • 手动检查 /etc/hosts：
        1
        cat /etc/hosts
      • 如果使用 vagrant-hostmanager，确保插件已安装并启用。

8.常见问题与解决（FAQ）

  1. Q：多机启动太慢？
    A：减少每台虚拟机的资源，或使用 vagrant up --parallel 并行启动。
  2. Q：虚拟机间通信失败？
    A：检查 IP 地址、防火墙规则、网络接口状态，使用 tcpdump 或 traceroute 调试。
  3. Q：Redis 连接超时？
    A：确认端口开放，bind 设置为 0.0.0.0，检查防火墙。
  4. Q：主机名解析不生效？
    A：确保 /etc/hosts 条目正确，或使用 vagrant-hostmanager 插件。